JPS5847670B2 - デンアツケンシユツカイロ - Google Patents
デンアツケンシユツカイロInfo
- Publication number
- JPS5847670B2 JPS5847670B2 JP6750473A JP6750473A JPS5847670B2 JP S5847670 B2 JPS5847670 B2 JP S5847670B2 JP 6750473 A JP6750473 A JP 6750473A JP 6750473 A JP6750473 A JP 6750473A JP S5847670 B2 JPS5847670 B2 JP S5847670B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- phototransistor
- input
- amplifier
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は直流高電圧の検出回路であって光電結合素子に
より入力高圧側と出力低圧側を物理的に電気絶縁し、し
かも出力電圧の値は入力電圧の値に比例して変化するこ
とを可能ならしめる電圧検出回路に関するものである。
より入力高圧側と出力低圧側を物理的に電気絶縁し、し
かも出力電圧の値は入力電圧の値に比例して変化するこ
とを可能ならしめる電圧検出回路に関するものである。
第1図は従来のものの回路図で直流変成器3を使用した
ものである。
ものである。
入力電圧E1は抵抗1及び2により電流に変換されそれ
は直流変成器3により交流電源4及び整流用ダイオード
5に接続された交流巻線に巻数比に応じて流れる。
は直流変成器3により交流電源4及び整流用ダイオード
5に接続された交流巻線に巻数比に応じて流れる。
この電流は出力抵抗33に流れその両端にE。
なる電圧を発生する。
この電圧は入力電圧E1に比例することを利用したもの
であるが出力電圧E。
であるが出力電圧E。
の入力電圧E1に対する時間応答が遅いこと、直流変成
器そのものの製作には多犬な費用がかかること、直流変
成器3の容積の第2図の回路に比べて非常に大きくこれ
を使用した装置全体が大きくなる欠点がある。
器そのものの製作には多犬な費用がかかること、直流変
成器3の容積の第2図の回路に比べて非常に大きくこれ
を使用した装置全体が大きくなる欠点がある。
第2図も従来のものの電圧検出を示す回路図で直流差動
増巾器14を使用した回路を示す。
増巾器14を使用した回路を示す。
入力電圧E1は抵抗6,7,8で電圧分担されその電圧
は直流差動増巾器14の入力演算抵抗9,10,11,
12に加えられフィードバック抵抗13の作用によりそ
の出力にはE。
は直流差動増巾器14の入力演算抵抗9,10,11,
12に加えられフィードバック抵抗13の作用によりそ
の出力にはE。
なる電圧を生ずる。
この出力電圧E。は入力電圧E1に比例するというもの
である。
である。
この回路では直流差動増巾器14そのものが小さいため
装置全体は小さくなること、及び出力電圧E。
装置全体は小さくなること、及び出力電圧E。
の入力電圧E1に対する時間応答は非常に速いことなど
第1図の回路に比べれば改良されてはいるが入力電圧E
1は抵抗分圧により取り出されているため人力電圧E1
が高電圧であればその電圧が制御回路に侵入する恐れも
あり得る。
第1図の回路に比べれば改良されてはいるが入力電圧E
1は抵抗分圧により取り出されているため人力電圧E1
が高電圧であればその電圧が制御回路に侵入する恐れも
あり得る。
また直流差動増巾器14は入力端子が図中の(→,(−
+−)の2つあるためそれに接続されているインピーダ
ンスの整合をとらねばその出力電圧E。
+−)の2つあるためそれに接続されているインピーダ
ンスの整合をとらねばその出力電圧E。
には誤差電圧を生ずる。このインピーダンス整合は設定
時のみならず温度、湿度等の変化により変わることは許
されず困難とされている。
時のみならず温度、湿度等の変化により変わることは許
されず困難とされている。
本発明は前述のような従来の欠点を解決するために考え
られたもので入力電圧E,と出力電圧E。
られたもので入力電圧E,と出力電圧E。
が比例して変化することはもちろん、入力電圧側と出力
電圧側とが物理的に電気絶縁されている回路でしかも出
力電圧の入力電圧に対する時間応答は非常に速い電圧検
出回路を提供することを目的とするものである。
電圧側とが物理的に電気絶縁されている回路でしかも出
力電圧の入力電圧に対する時間応答は非常に速い電圧検
出回路を提供することを目的とするものである。
以下本発明の実施例に基づいて詳述する。
第3図は本発明の電圧検出回路を示す一実施例の回路で
入力電圧E,は抵抗15及び光ダイオード17の直列回
路に接続される。
入力電圧E,は抵抗15及び光ダイオード17の直列回
路に接続される。
検出電圧出力側には直流増巾器14、演算用フィードバ
ック抵抗19が光トランジスタ18のベースBに接続さ
れている。
ック抵抗19が光トランジスタ18のベースBに接続さ
れている。
直流増巾器14の入力端子は2つあり図示(→(力に示
すもので(→端子の電位が(イ)端子の電位より高い時
にはその出力E。
すもので(→端子の電位が(イ)端子の電位より高い時
にはその出力E。
は負電圧を発生しその逆の場合は正電圧を発生するもの
である。
である。
今この入力端子の内(イ)端子は零電位に接続し(1端
子はその入力インピーダンスを高めるためエミツタホロ
ア接続された光トランジスタ18及び抵抗20の接続点
に接続する。
子はその入力インピーダンスを高めるためエミツタホロ
ア接続された光トランジスタ18及び抵抗20の接続点
に接続する。
光トランジスタ18のコレクタCは正極電源へ抵抗20
の一端は負極電源へ接続する。
の一端は負極電源へ接続する。
ここで光ダイオード11は電流を流すと発光する半導体
素子の総称である。
素子の総称である。
また光トランジスタ18はベースBが受光することによ
りベース電流が流れてそのコレクタ電流Icを制御する
機能を持った光トランジスタの総称である。
りベース電流が流れてそのコレクタ電流Icを制御する
機能を持った光トランジスタの総称である。
これらの光ダイオード17及び光トランジスタ18は1
つのケースに納められ光電結合素子16として1つの電
子部品を構戒することもある。
つのケースに納められ光電結合素子16として1つの電
子部品を構戒することもある。
従って光トランジスタ18の電流制御は光ダイオード1
7の通電々流を制御することにより可能となる。
7の通電々流を制御することにより可能となる。
第4図は光電結合素子16の静特性図即ち横軸には光ト
ランジスタ18のコレクタC、エミツタE間の電圧VC
E1縦軸にはコレクタ電流Icをとり、光ダイオード1
7の電流をパラメータとした時の特性図である。
ランジスタ18のコレクタC、エミツタE間の電圧VC
E1縦軸にはコレクタ電流Icをとり、光ダイオード1
7の電流をパラメータとした時の特性図である。
この特性は普通のトランジスタの?特性と同じである。
ここで特に注目せねばならぬことは光ダイオード17と
光トランジスタ18は光で結合されているため電気的に
は全く絶縁されていることである。
光トランジスタ18は光で結合されているため電気的に
は全く絶縁されていることである。
即ち光トランジスタが受光し制御する範囲に於いてこれ
らの2つの結合素子は距離をいくらでも離すことができ
電気的絶縁耐圧はますます増加することがわかろう。
らの2つの結合素子は距離をいくらでも離すことができ
電気的絶縁耐圧はますます増加することがわかろう。
では第3図にもどって入力電圧E1が印加されて流れる
電流11と入力電圧E1の関係を調べてみる。
電流11と入力電圧E1の関係を調べてみる。
第5図を参照して横軸に電圧を縦軸にその電圧によって
流れる電流の関係を示す図とすればダイオード17に流
れる電流とその両端の電圧の関係は図中21の曲線で表
わされ、また抵抗15に流れる電流とその両端の電圧の
関係は直線的であり図中22の如くなる。
流れる電流の関係を示す図とすればダイオード17に流
れる電流とその両端の電圧の関係は図中21の曲線で表
わされ、また抵抗15に流れる電流とその両端の電圧の
関係は直線的であり図中22の如くなる。
今電流11の時の入力電圧E1を求めるには図中で光ダ
イオード17の電圧降下はeであるからこの電圧を抵抗
R1の電流11Rが流れた時に生ずる電圧に加算してや
れば出力電圧E1はVとなる。
イオード17の電圧降下はeであるからこの電圧を抵抗
R1の電流11Rが流れた時に生ずる電圧に加算してや
れば出力電圧E1はVとなる。
これを全範囲に求めれば図中破線23となる。
従ってこれが入力電圧E1と入力電流i1の関係となる
。
。
従って入力電圧E1と入力電流i,は完全な比例関係で
はないが入力電圧E1の値が光ダイオード17による電
圧降下eの値と比べてE1〉eの時にはeは無視でき入
力電圧E1と入力電流i1の関係は直線とみなせる。
はないが入力電圧E1の値が光ダイオード17による電
圧降下eの値と比べてE1〉eの時にはeは無視でき入
力電圧E1と入力電流i1の関係は直線とみなせる。
実際の回路に於いてもe = 0. 5 V位E1は数
百■にも達するため上述の関係は充分成立するので以後
入力電圧E1と入力電圧11は完全比例するとして説明
する。
百■にも達するため上述の関係は充分成立するので以後
入力電圧E1と入力電圧11は完全比例するとして説明
する。
第3図に於いて光トランジスタ18のベースBは2つの
入力電流が流れる。
入力電流が流れる。
即ち一つは光ダイオード17に流れる電流i1の発光に
よる発光量に比例した光トランジスタ18のベースに流
れ込む電流11′でありi1’−Kil (Kは比例定
数)の関係を持った電流であり他の一つのフィードバッ
ク抵抗R2より流れる電流12である。
よる発光量に比例した光トランジスタ18のベースに流
れ込む電流11′でありi1’−Kil (Kは比例定
数)の関係を持った電流であり他の一つのフィードバッ
ク抵抗R2より流れる電流12である。
これらの2つの電流は互に打ち消されるように極性は逆
である。
である。
即ち光ダイオード電流に相当する電流11ノが増加すれ
ば光トランジスタ18のベース電流が流れ導通開始する
ためエミツタEの電位は上がろうとする。
ば光トランジスタ18のベース電流が流れ導通開始する
ためエミツタEの電位は上がろうとする。
直流増巾器14の(→端子には(イ)端子に対して正電
位が加わろうとするためその出力電圧Eoは負電圧を発
生する。
位が加わろうとするためその出力電圧Eoは負電圧を発
生する。
この負電圧は抵抗R2を通して光トランジスタ18のベ
ースBを引っぱるためベースBの電位は下がる。
ースBを引っぱるためベースBの電位は下がる。
これらの作用は直流増巾器14の増巾度が非常に大きい
ためその入力端子(ヘ)(ト)間の電圧が非常に小さく
なって安定状態となる。
ためその入力端子(ヘ)(ト)間の電圧が非常に小さく
なって安定状態となる。
この時光トランジスタ18のベースBの電位はベースB
とエミツタEの電圧降下分十VBEでありこれは出力電
圧E。
とエミツタEの電圧降下分十VBEでありこれは出力電
圧E。
に誤差を生ずる。しかし今かりにVBB=oと仮定する
と光トランジスタ18のベースBの電位も零に近くなり
またベースBより見たインピーダンスは非常に犬である
ため流入する電流は上述11’ y 12電流に比べて
無視すると次の式が成立する。
と光トランジスタ18のベースBの電位も零に近くなり
またベースBより見たインピーダンスは非常に犬である
ため流入する電流は上述11’ y 12電流に比べて
無視すると次の式が成立する。
となって入力電圧t;と出力電圧E。
の関係は抵抗15及び19の抵抗値R1,R2及び光ダ
イオード電流と光トランジスタベース電流の変換係数K
により決定されその極性は入力電圧E1の正電圧に対し
負電圧となる。
イオード電流と光トランジスタベース電流の変換係数K
により決定されその極性は入力電圧E1の正電圧に対し
負電圧となる。
このようにして入力電圧E1は絶縁されしかも光電結合
素子17と直流増巾器14の時間応答速度によって決ま
る非常に速い時間応答で電圧検出されることがわかる。
素子17と直流増巾器14の時間応答速度によって決ま
る非常に速い時間応答で電圧検出されることがわかる。
第3図では光トランジスタ18のベースB1 エミツタ
Eの間の電圧VBEを零としたがこれが出力に影響し誤
差となるためこれをなくすために第6図に示すような回
路とする。
Eの間の電圧VBEを零としたがこれが出力に影響し誤
差となるためこれをなくすために第6図に示すような回
路とする。
即ち直流増巾器14の入力端子の(田側に図示の極性で
ダイオード26を接続し該ダイオード26のアノードA
側は零電位へカソードK側は抵抗27を通して負電源へ
接続する。
ダイオード26を接続し該ダイオード26のアノードA
側は零電位へカソードK側は抵抗27を通して負電源へ
接続する。
しからばダイオード26には一定電流が流れて図示の極
性を生じるため(イ)端子側にはその電圧降下分VBE
’が負電圧として印加される。
性を生じるため(イ)端子側にはその電圧降下分VBE
’が負電圧として印加される。
今光トランジスタ18のベース、エミツタ電圧降下VB
Eとの関係をVBE−VBE’となるようダイオード2
6を選定すればこれらの電圧降下による誤差は全く補償
されることになる。
Eとの関係をVBE−VBE’となるようダイオード2
6を選定すればこれらの電圧降下による誤差は全く補償
されることになる。
第6図中抵抗24及び可変抵抗25は第5図で電圧eの
み偏奇された値を外部電圧を印加しバイアスすることに
より修正する回路をも備えている。
み偏奇された値を外部電圧を印加しバイアスすることに
より修正する回路をも備えている。
しかしながら光トランジスタ18の電圧降下VBE及び
ダイオード26の電圧降下VBE’は必ずしも同じもの
があるとは言えずまた湿度変化によりその特性は変化す
る。
ダイオード26の電圧降下VBE’は必ずしも同じもの
があるとは言えずまた湿度変化によりその特性は変化す
る。
今これらの変化値を△e一VBE VBE’とし考え
やすくするため光ダイオードと光トランジスタベース電
流の電流変換数K(前述のもの)をK=1としil’=
ilとして等価回路を描けば第7図の如くなる。
やすくするため光ダイオードと光トランジスタベース電
流の電流変換数K(前述のもの)をK=1としil’=
ilとして等価回路を描けば第7図の如くなる。
第7図中に描かれている部品は全て前述したものと同2
のものである。
のものである。
直流増巾器14は前述の如く増中度が非常に太きいため
その入力端子門田間の電圧は非常に小さく零と仮定する
。
その入力端子門田間の電圧は非常に小さく零と仮定する
。
また(→端子の入力インピーダンスは一般に抵抗15,
抵抗19に比べ非常に大きいので流入電流+ 3 =
Oとす右ば次の式が成立する。
抵抗19に比べ非常に大きいので流入電流+ 3 =
Oとす右ば次の式が成立する。
但し抵抗15.19の値を夫々R1及びR2とする。
(4)式において右辺第l項は理想的な増巾をした時の
関係式であり第2項は誤差電圧△eによる出力電圧Eo
の誤差を示す。
関係式であり第2項は誤差電圧△eによる出力電圧Eo
の誤差を示す。
第2項に於いて入力電圧E1は出力電圧Eoに比べて太
きいためその演算抵抗値R, , R2はR1,>R2
であり従って出力電圧R Eoの誤差は( 1 +< )△e中△eとなり△eは
出力電圧Eoに比べ無視し得る値の場合が多いため第6
図の回路は実用的回路となる。
きいためその演算抵抗値R, , R2はR1,>R2
であり従って出力電圧R Eoの誤差は( 1 +< )△e中△eとなり△eは
出力電圧Eoに比べ無視し得る値の場合が多いため第6
図の回路は実用的回路となる。
尚、上述の説明から明らかなように、ダイオード26は
光電素子であるトランジスタ18のベース・エミツタ間
電圧降下を補償する補償回路を構威している。
光電素子であるトランジスタ18のベース・エミツタ間
電圧降下を補償する補償回路を構威している。
以上は入力電圧E1が正電圧の検出のみを示したが正負
とも検出可能な回路を第8図に示す。
とも検出可能な回路を第8図に示す。
第8図では光結合素子16のみならず光結合素子28を
追加した点にある。
追加した点にある。
光ダイオード29は光ダイオード17とは逆並列に接続
されている。
されている。
光トランジスタ18のエミツタが直流増巾器14の(ハ
)入力端子に接続されているのに対し光トランシスタ3
0のエミツタEは(力入力端子に接続され夫々の光トラ
ンジスタのベースに電流を流した時直流増巾器14の出
力電圧Eoは光トランジスタ18が導通すれば負電圧を
光トランジスタ30が導通すればその出力電圧Eoは正
電圧を発生する。
)入力端子に接続されているのに対し光トランシスタ3
0のエミツタEは(力入力端子に接続され夫々の光トラ
ンジスタのベースに電流を流した時直流増巾器14の出
力電圧Eoは光トランジスタ18が導通すれば負電圧を
光トランジスタ30が導通すればその出力電圧Eoは正
電圧を発生する。
従って入力電圧E1の極性が正負のいずれでも光ダイオ
ード17又は29が導通ずるのでその出力電圧Eoは両
極性の電圧を発生し第9図の直線32の特性となるので
交番入力に対しても検出可能となる。
ード17又は29が導通ずるのでその出力電圧Eoは両
極性の電圧を発生し第9図の直線32の特性となるので
交番入力に対しても検出可能となる。
第9図に於いて横軸は入力電圧E1、縦軸は出力電圧E
oを示す。
oを示す。
以上の如く本発明によれば高電圧の検出を完全に電気絶
縁し入力電圧に比例した値でしかも時間応答の速い出力
電圧を安定して得ることが可能な電圧検出回路を得られ
る効果を有するものである。
縁し入力電圧に比例した値でしかも時間応答の速い出力
電圧を安定して得ることが可能な電圧検出回路を得られ
る効果を有するものである。
第1図及び第2図は従来の電圧検出回路図であり第1図
は直流変成器を使用した回路を示し第2図は直流差動増
巾器を使用した回路の一例を示す。 第3図は本発明の基本動作を示す一実施例の説明回路図
、第4図は第3図中に使用されている光電結合素子18
の静特性曲線、第5図は第3図中の検出電圧E,と入力
電流11の関係を示す特性図、第6図は本発明に於ける
第3図の回路に光電結合素子16内のトランジスタ18
のベース.エミッ夕間電圧VBBによる出力電圧Eoの
誤差をダイオード26によって補正した回路図、第7図
は第6図の補正ダイオード26の電圧降下VBE’が混
度、その他の影響により変化した時に出力電圧Eoに影
響する割合を計算するため直流増巾器を使用した演算回
路として等価に考えた回路図、第8図は入力電圧E1の
極性にかかわらず電圧の検出を可能ならしめた本発明の
他の一実施例を示す回路図、第9図は第8図の回路によ
り得られる入力電圧E1、及び出力電圧Eoの関係を示
す特性図である。 なお図中同一又は相等部分は同一符号を以て示した。 E1・・・・・・被測定電圧、EO・・・・・・出力電
圧、14・・・・・・直流差動増巾器、15(R1),
19(R2)20,31・・・・・・抵抗器、16・・
・・・・光電結合素子、17,29・・・・・・光ダイ
オード、18,30・・・・・・光トランジスタ。
は直流変成器を使用した回路を示し第2図は直流差動増
巾器を使用した回路の一例を示す。 第3図は本発明の基本動作を示す一実施例の説明回路図
、第4図は第3図中に使用されている光電結合素子18
の静特性曲線、第5図は第3図中の検出電圧E,と入力
電流11の関係を示す特性図、第6図は本発明に於ける
第3図の回路に光電結合素子16内のトランジスタ18
のベース.エミッ夕間電圧VBBによる出力電圧Eoの
誤差をダイオード26によって補正した回路図、第7図
は第6図の補正ダイオード26の電圧降下VBE’が混
度、その他の影響により変化した時に出力電圧Eoに影
響する割合を計算するため直流増巾器を使用した演算回
路として等価に考えた回路図、第8図は入力電圧E1の
極性にかかわらず電圧の検出を可能ならしめた本発明の
他の一実施例を示す回路図、第9図は第8図の回路によ
り得られる入力電圧E1、及び出力電圧Eoの関係を示
す特性図である。 なお図中同一又は相等部分は同一符号を以て示した。 E1・・・・・・被測定電圧、EO・・・・・・出力電
圧、14・・・・・・直流差動増巾器、15(R1),
19(R2)20,31・・・・・・抵抗器、16・・
・・・・光電結合素子、17,29・・・・・・光ダイ
オード、18,30・・・・・・光トランジスタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 被測定電圧に応じた光を発生する少なくとも一つの
光ダイオード、エミツタホロア接続され上記光ダイオー
ドの光を受光する光トランジスタ、入力側は上記光トラ
ンジスタのエミツタ出力側に接続され且つ出力側は帰還
インピーダンスを介して上記光トランジスタのベース極
に接続される直流増巾器を備えたことを特徴とする電圧
検出回路。 2 被測定電圧に応じた光を発生する少なくとも一つの
光ダイオード、エミツタホロア接続され上記光ダイオー
ドの光を受光する光トランジスタ、入力側は上記光トラ
ンジスタのエミツク出力側に接続され且つ出力側は帰還
インピーダンスを介して上記光トランジスタのベース極
に接続される直流増巾器、上記直流増巾器の入力側に設
けられ上記光トランジスタの順方向電圧降下を補償する
補償回路を備えたことを特徴とする電圧検出回路。 3 被測定電圧に応じた光を発生し且つ逆並列に設けら
れた少なくとも1組の光ダイオード、エミツタホロア接
続され上記1組の光ダイオードの光をそれぞれ受光する
少くとも一組の光トランジスタ入力側は上記一組の光ト
ランジスタのエミツタ出力側にそれぞれ接続され且つ出
力側は帰還インピーダンスを介して上記一組の光トラン
ジスタのうちいずれか一方のベース極に接続される直流
増巾器を備えたことを特徴とする電圧検出回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6750473A JPS5847670B2 (ja) | 1973-06-15 | 1973-06-15 | デンアツケンシユツカイロ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6750473A JPS5847670B2 (ja) | 1973-06-15 | 1973-06-15 | デンアツケンシユツカイロ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5017868A JPS5017868A (ja) | 1975-02-25 |
JPS5847670B2 true JPS5847670B2 (ja) | 1983-10-24 |
Family
ID=13346871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6750473A Expired JPS5847670B2 (ja) | 1973-06-15 | 1973-06-15 | デンアツケンシユツカイロ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5847670B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3208591C2 (de) * | 1982-03-10 | 1986-06-05 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Digitales elektrisches Längen- oder Winkelmeßsystem |
WO1986002156A1 (en) * | 1984-10-08 | 1986-04-10 | Ag Für Industrielle Elektronik Agie | Unit for determining the relative position between two parts for controlling their positions or the displacement thereof and method for actuating said unit |
-
1973
- 1973-06-15 JP JP6750473A patent/JPS5847670B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5017868A (ja) | 1975-02-25 |
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